CN110540205A - 一种电石炉冷却余热发电*** - Google Patents
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Abstract
一种电石炉冷却余热发电***，汽化冷却烟道上连接有余热循环管路，发电机上连接有膨胀机，膨胀机上连接有有机循环管路；余热循环管路上依次连接有汽包、蓄热器、蒸发器、预热器和除氧器，使余热气体在蓄热器内转化为高温水后再流入蒸发器，蒸发器和预热器也连接在有机循环管路上，通过有机工质和高温水在蒸发器中进行换热，使有机工质蒸汽流入膨胀机中进行膨胀做功，通过有机工质冷凝器使有机工质蒸汽转化为有机工质液体；除氧器的出口连接有第二水泵，第二水泵同时与汽包和蓄热器连接；汽包的底部还通过第三水泵与汽化冷却烟道连接，使汽包中的欠饱和水能够被第三水泵带动而直接流回汽化冷却烟道，以实现汽化冷却烟道中余热气体的循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及余热发电***领域，尤其涉及一种电石炉冷却余热发电***。
背景技术
电石是我国重要的基础化工原料，目前电石产量中的70%左右用于PVC生产和有机合成等化工行业，8%用于机械冶金等行业，2%用于出口。截至2018年底装置能力4500多万吨，产量约2500多万吨。2015年颁布的GB21343-2015《电石单位产品能源消耗限额》将电炉电耗、综合能耗准入调整为3080千瓦时/吨和0.823吨标准煤。如何提高资源利用率，保护环境及安全生产将成为行业的重要任务和关注焦点。
目前新建电石电炉多为全密闭炉，烟气温度达到900℃左右，为保护设备安全以及***的安全运行,需要大量循环冷却水对其冷却。目前多采用软化水开式冷却***，不仅需要大量的化学药剂降低循环水硬度，而且需要采用大循环水量以保证出口温度不超过60℃，以防止温度过高产生表面结垢，影响设备运行安全。由于采用大水量的开式循环冷却***，使电石炉的热量转化为了余热气体中的热能，但现有技术中缺少合理的手段来利用余热气体中的热能，造成大量余热资源浪费的同时，还消耗的大量的水资源与电力资源。
发明内容
为解决现有电石炉中采用的开式循环水冷却***会造成余热气体中的大量余热未被有效利用的问题，本发明提供了一种电石炉冷却余热发电***。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电石炉冷却余热发电***，利用汽化冷却烟道中对电石炉换热冷却后所得的高温余热气体带动发电机进行发电，所述汽化冷却烟道上连接有供余热气体循环流动的余热循环管路，所述发电机上连接有膨胀机，膨胀机上连接有供有机工质循环流动的有机循环管路；
余热循环管路上沿余热气体的流动方向依次连接有汽包、蓄热器、蒸发器、预热器和除氧器，使余热气体从汽包流入蓄热器内转化为高温水后再流入蒸发器，所述蒸发器和预热器也连接在有机循环管路上，有机循环管路上还连接有有机工质冷凝器和有机工质泵，通过有机工质和高温水在蒸发器中进行换热，使有机工质蒸汽流入膨胀机中进行膨胀做功，通过有机工质冷凝器对从膨胀机中流出的有机工质蒸汽进行冷却，使膨胀做功后的有机工质蒸汽转化为有机工质液体，通过有机工质液体和高温水在预热器中进行换热，使预热后的有机工质流回蒸发器中，以实现有机工质的循环蒸发做功；
所述蓄热器的出口连接有第一水泵，第一水泵同时与蒸发器和汽包连接，使高温水能够从蓄热器流向蒸发器，并使多余的部分高温水能够直接流回汽包；所述除氧器的出口连接有第二水泵，第二水泵同时与汽包和蓄热器连接，使从预热器流出后经除氧器进行除氧的高温水能够分别流回汽包和蓄热器；所述汽包的底部还通过第三水泵与汽化冷却烟道连接，使汽包中的欠饱和水能够被第三水泵带动而直接流回汽化冷却烟道，以实现汽化冷却烟道中余热气体的循环利用。
优选的，所述有机工质冷凝器上连接有冷却管路，冷却管路与用于向冷却管路内提供冷却介质的冷却塔连接，冷却管路上还连接有第四水泵。
优选的，所述有机工质采用五氟丙烷。
优选的，所述除氧器上连接有射水抽气器，射水抽气器通过一根回水管与水箱连接，回水管上连接有第五水泵，使水箱中的水流入射水抽气器，并被射水抽气器随着除氧器中的气体冲出后返回水箱。
优选的，所述除氧器顶部连接有水环真空泵。
优选的，所述第一水泵通过板式换热器与除氧器的入口连接。
优选的，所第二水泵与汽化冷却烟道连接，以实现从除氧器向汽化冷却烟道紧急安全补水。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明使汽化冷却烟道中对电石炉换热冷却后所得的高温余热气体通过汽包和蓄热器转化为高温水，再流入蒸发器和预热器，并在蒸发器和预热器中与有机工质换热，使有机工质受热转化为蒸汽并进入膨胀机中做功，就能够带动发电机进行发电，换热后的高温水流回汽包和蓄热器，并且汽包中的欠饱和水能够被第三水泵带动而直接流回汽化冷却烟道，实现汽化冷却烟道中余热气体的循环利用，就能对汽化冷却烟道中余热气体的热量进行高效利用，并且由于余热气体的温度能够迅速降低，就能够通过余热气体换热后所得的水对电石炉再次进行冷却，从而能减少电石炉换热冷过程中需要使用的水量，同时节约水资源和电力资源。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为实施例二的示意图。
图中标记：1、汽化冷却烟道，2、汽包，3、蓄热器，4、第一水泵，5、蒸发器，6、预热器，7、除氧器，8、第二水泵，9、第三水泵，10、发电机，11、膨胀机，12、有机工质冷凝器，13、有机工质泵，14、冷却塔，15、第四水泵，16、射水抽气器，17、水箱，18、第五水泵，19、水环真空泵，20、板式换热器。
具体实施方式
参见附图，具体实施方式如下：
实施例一：如图1所示，一种电石炉冷却余热发电***，利用汽化冷却烟道1中对电石炉换热冷却后所得的高温余热气体带动发电机10进行发电，其特征在于：所述汽化冷却烟道1上连接有供余热气体循环流动的余热循环管路，所述发电机10上连接有膨胀机11，膨胀机11上连接有供有机工质循环流动的有机循环管路，本实施例中，有机工质采用五氟丙烷。
余热循环管路上沿余热气体的流动方向依次连接有汽包2、蓄热器3、蒸发器5、预热器6和除氧器7，使余热气体从汽包2流入蓄热器3内转化为高温水后再流入蒸发器5，所述蒸发器5和预热器6也连接在有机循环管路上，有机循环管路上还连接有有机工质冷凝器12和有机工质泵13，通过有机工质和高温水在蒸发器5中进行换热，使有机工质蒸汽流入膨胀机11中进行膨胀做功，有机工质冷凝器12上连接有冷却管路，冷却管路与用于向冷却管路内提供冷却介质的冷却塔14连接，冷却管路上还连接有第四水泵15，通过有机工质冷凝器12对从膨胀机11中流出的有机工质蒸汽进行冷却，使膨胀做功后的有机工质蒸汽转化为有机工质液体，通过有机工质液体和高温水在预热器6中进行换热，使预热后的有机工质流回蒸发器5中，以实现有机工质的循环蒸发做功。
蓄热器3的出口连接有第一水泵4，第一水泵4同时与蒸发器5和汽包2连接，使高温水能够从蓄热器3流向蒸发器5，并使多余的部分高温水能够直接流回汽包2；所述除氧器7的出口连接有第二水泵8，第二水泵8同时与汽包2和蓄热器3连接，使从预热器6流出后经除氧器7进行除氧的高温水能够分别流回汽包2和蓄热器3；第二水泵8还与汽化冷却烟道1连接，以实现从除氧器7向汽化冷却烟道1紧急安全补水；所述汽包2的底部还通过第三水泵9与汽化冷却烟道1连接，使汽包2中的欠饱和水能够被第三水泵9带动而直接流回汽化冷却烟道1，以实现汽化冷却烟道1中余热气体的循环利用。
本实施例中，除氧器7上连接有射水抽气器16，射水抽气器16通过一根回水管与水箱17连接，回水管上连接有第五水泵18，使水箱17中的水流入射水抽气器16，并被射水抽气器16随着除氧器7中的气体冲出后返回水箱17。
本实施例在工作时，余热气体从汽化冷却烟道1流入汽包2再流入蓄热器3，并在蓄热器3内转化为高温水，高温水在第一水泵4的带动下依次流入蒸发器5和预热器6，并且多余的部分高温水会直接流回汽包2；与此同时，有机工质在有机工质泵13的带动下依次流入预热器6和蒸发器5，使有机工质在预热器6和蒸发器5内先后与高温水进行换热，并在蒸发器5内转化为有机工质蒸汽，有机工质蒸汽流入膨胀机11内做功，就能带动发电机10进行发电，膨胀机11内做功后的有机工质蒸汽会流入有机工质冷凝器12，并与冷却塔14所提供的冷却介质进行换热冷却，使有机工质蒸汽转化为液体并再次流入预热器6和蒸发器5，实现循环利用并持续做功；而高温水从预热器6中流出后会进入除氧器7，除氧器7上的射水抽气器16能够将气体从除氧器7内的高温水中抽出，在第二水泵8的带动下除氧后的高温水会流回汽包2和蓄热器3，实现循环利用，并且避免高温水中含氧过多而造成腐蚀；同时，汽包2中的欠饱和水能够被第三水泵9带动而直接流回汽化冷却烟道1，使汽包2与汽化冷却烟道1之间形成强制持续交换，就能对汽化冷却烟道1内的余热气体不断进行循环利用；第二水泵8还与汽化冷却烟道1连接，当汽化冷却烟道1温度过高时，从除氧器7向汽化冷却烟道1进行紧急安全补水。
实施例二：如图2所示，与实施例一的区别为，除氧器7顶部连接有水环真空泵19；第一水泵4通过板式换热器20与除氧器7的入口连接，使从蓄热器3送出的部分高温水进入板式换热器20中与热用户进行换热，增强对余热气体的利用效率。
Claims (7)
1.一种电石炉冷却余热发电***，利用汽化冷却烟道（1）中对电石炉换热冷却后所得的高温余热气体带动发电机（10）进行发电，其特征在于：所述汽化冷却烟道（1）上连接有供余热气体循环流动的余热循环管路，所述发电机（10）上连接有膨胀机（11），膨胀机（11）上连接有供有机工质循环流动的有机循环管路；
余热循环管路上沿余热气体的流动方向依次连接有汽包（2）、蓄热器（3）、蒸发器（5）、预热器（6）和除氧器（7），使余热气体从汽包（2）流入蓄热器（3）内转化为高温水后再流入蒸发器（5），所述蒸发器（5）和预热器（6）也连接在有机循环管路上，有机循环管路上还连接有有机工质冷凝器（12）和有机工质泵（13），通过有机工质和高温水在蒸发器（5）中进行换热，使有机工质蒸汽流入膨胀机（11）中进行膨胀做功，通过有机工质冷凝器（12）对从膨胀机（11）中流出的有机工质蒸汽进行冷却，使膨胀做功后的有机工质蒸汽转化为有机工质液体，通过有机工质液体和高温水在预热器（6）中进行换热，使预热后的有机工质流回蒸发器（5）中，以实现有机工质的循环蒸发做功；
所述蓄热器（3）的出口连接有第一水泵（4），第一水泵（4）同时与蒸发器（5）和汽包（2）连接，使高温水能够从蓄热器（3）流向蒸发器（5），并使多余的部分高温水能够直接流回汽包（2）；所述除氧器（7）的出口连接有第二水泵（8），第二水泵（8）同时与汽包（2）和蓄热器（3）连接，使从预热器（6）流出后经除氧器（7）进行除氧的高温水能够分别流回汽包（2）和蓄热器（3）；所述汽包（2）的底部还通过第三水泵（9）与汽化冷却烟道（1）连接，使汽包（2）中的欠饱和水能够被第三水泵（9）带动而直接流回汽化冷却烟道（1），以实现汽化冷却烟道（1）中余热气体的循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种电石炉冷却余热发电***，其特征在于：所述有机工质冷凝器（12）上连接有冷却管路，冷却管路与用于向冷却管路内提供冷却介质的冷却塔（14）连接，冷却管路上还连接有第四水泵（15）。
3.根据权利要求1所述的一种电石炉冷却余热发电***，其特征在于：所述有机工质采用五氟丙烷。
4.根据权利要求1所述的一种电石炉冷却余热发电***，其特征在于：所述除氧器（7）上连接有射水抽气器（16），射水抽气器（16）通过一根回水管与水箱（17）连接，回水管上连接有第五水泵（18），使水箱（17）中的水流入射水抽气器（16），并被射水抽气器（16）随着除氧器（7）中的气体冲出后返回水箱（17）。
5.根据权利要求1所述的一种电石炉冷却余热发电***，其特征在于：所述除氧器（7）顶部连接有水环真空泵（19）。
6.根据权利要求1所述的一种电石炉冷却余热发电***，其特征在于：所述第一水泵（4）通过板式换热器（20）与除氧器（7）的入口连接。
7.根据权利要求1所述的一种电石炉冷却余热发电***，其特征在于：所第二水泵（8）与汽化冷却烟道（1）连接，以实现从除氧器（7）向汽化冷却烟道（1）紧急安全补水。
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